CN104446308B

CN104446308B - 一种绿色环保型净味水性无机涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN104446308B
Application number: CN201410605617.6A
Authority: CN
Inventors: 高宏宇; 宋桢桢
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2034-10-31
Also published as: CN104446308A

Abstract

本发明涉及一种绿色环保型净味水性无机涂料，其各原料组分及其重量百分比为：钠水玻璃20～40％，高炉水渣10～40％，钛白粉1～10％，云母粉1～10％，滑石粉1～10％，煅烧高岭土5～20％，粉体增稠剂0.01～1％，粉体增塑剂0.01～1％，六偏磷酸钠0.1～1％，碳酸钠0.1～1％，颜料0.01～0.1％，水10～50％。本发明为单组分涂料，以钠水玻璃和水为溶剂，矿物粉体为辅料，有机助剂只占1％～2％，无气味，无VOC放散，解决了在施工过程中确保无粉尘污染和空气污染，同时本发明消耗了冶炼生铁时排放大量的高炉渣，大大提高钢铁企业废物综合利用，并且节省了存放空间。

Description

一种绿色环保型净味水性无机涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于化学建筑材料及固废废弃物综合利用领域，具体涉及一种绿色环保型净味水性无机涂料及其制备方法。

背景技术

目前涂料市场的水性涂料多以苯丙乳液、醋丙乳液、纯丙乳液或树脂等有机乳液为溶剂，由于其理化性能不稳定，致使涂料散发刺激性有害气体，对施工人员和客户的身体健康有很大的影响，同时也延误了房屋的使用时间。而现有专利的类似发明多为单组份粉体和双组份液、粉体，在使用过程中对施工人员存在着粉尘伤害，运输和存放过程也存在着容易受潮而导致粉体结块，影响甚至损坏了涂料的实际效果。

现有的无机水性涂料，如中国发明专利申请201210357595.7公开的一种无机外墙涂料，所称主要由滑石粉、高岭土、轻质碳酸钙、膨润土等无机粉末为主料，以钾水玻璃和水为溶剂，以六偏磷酸钠、硅酸钠、羟乙基纤维素和脂肪醇硫酸钠等为助剂组成本涂料。该发明虽然提到产品无毒无味，对环境无污染，具有耐水、耐酸、耐碱、耐洗、耐高温、耐老化、表面硬度高、成膜温度低等特点，但根据其专利申请内容，没有提到该专利申请的实际检测数据，并且涂刷后表面会有气泡破裂的孔洞，外观不美观，因此无法实际应用。

如中国发明专利申请200910083630.9公开的超耐候碱粉煤灰矿渣双组份外墙无机涂料，所称该涂料选用以钠水玻璃和水作基料，以粉煤灰、高铝水泥、矿渣、钛白粉、颜料、滑石粉、可再分散乳胶粉、羟乙基纤维素、奈系减水剂、粉状消泡剂为填料，本发明的的涂料耐酸、耐水、耐盐、耐碱、耐洗刷次数≥25000、粘结强度为1.14MPa，但其为双组份涂料，填料为粉末，在运输和贮存过程中容易受潮而导致粉体在使用之前就结块，降低了粉体部分的活性，影响使用效果甚至使涂料变质；在施工配制过程中容易对施工人员造成粉尘伤害，损害了施工人员的健康。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种绿色环保型净味水性无机涂料及其制备方法，配方克服了粉末在运输和贮存过程中受潮变质结块等问题；并且涂料性能良好、环保无污染。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种绿色环保型净味水性无机涂料，其各原料组分及其重量百分比为：钠水玻璃20～40％，高炉水渣10～40％，钛白粉1～10％，云母粉1～10％，滑石粉1～10％，煅烧高岭土5～20％，粉体增稠剂0.01～1％，粉体增塑剂0.01～1％，六偏磷酸钠0.1～1％，碳酸钠0.1～1％，颜料0.01～0.1％，水10～50％。

按上述方案，所述钠水玻璃模数为3.0～3.4，波美度为35～50。

按上述方案，所述高炉水渣细度为45μm，比表面积大于等于430m²/kg，化学组分按重量百分比计为：CaO38.42％、MgO10.51％、SiO₂31.99％、Al₂O₃13.77％、S0.89％、FeO0.52％、MnO0.60％、TiO₂1.41％，余量为杂质。

按上述方案，所述钛白粉为金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉中的一种或两种按任意比例的混合物，粒度为800目以上。

按上述方案，所述滑石粉细度大于等于800目，白度大于等于90％。

按上述方案，所述云母粉为湿法绢云母粉，粒度大于等于800目，白度大于等于75％。

按上述方案，所述煅烧高岭土的粒度大于等于1200目，白度大于等于91％。

按上述方案，所述粉体增稠剂为羟乙基纤维素，粉体增塑剂为羟丙基甲基纤维素。

按上述方案，所述颜料为群青、铁蓝、铁红、硫酸铜等粉末无机颜料。

上述绿色环保型净味水性无机涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按上述配比，称取各原料组分，各重量百分比为：钠水玻璃20～40％，高炉水渣10～40％，钛白粉1～10％，云母粉1～10％，滑石粉1～10％，煅烧高岭土5～20％，粉体增稠剂0.01～1％，粉体增塑剂0.01～1％，六偏磷酸钠0.1～1％，碳酸钠0.1～1％，颜料0.01～0.1％，水10～50％；

(2)将粉体增稠剂加入水中，搅拌速度为100～200r/min，搅拌5～10min得到均匀溶液A；

(3)将所得溶液A中，在(2)中搅拌速度下加入六偏磷酸钠和颜料，搅拌10～15min得到均匀溶液B；

(4)将所得溶液B中，在(3)中搅拌速度下加入钠水玻璃，搅拌5～10min得到均匀溶液C；

(5)将所得溶液C中，在(4)中搅拌速度下加入粉体增塑剂，搅拌5～10min得到均匀溶液D；

(6)将高炉水渣、煅烧高岭土、钛白粉、滑石粉、云母粉搅拌混合均匀，确定无结块后，在(5)中搅拌速度下缓缓加入到所得溶液D中，待完全加入后调整搅拌速度为600～700r/min，搅拌30～50min得到均匀溶液E；

(7)在所得溶液E中，在(6)中搅拌速度下加入碳酸钠，搅拌10～20min即得到均匀绿色环保型净味水性无机涂料。

本发明的制备原理如下：羟乙基纤维素在100～200r/min的搅拌速度下缓缓加入到水中，搅拌充分，羟乙基纤维素和水发生水合作用和分子链的缠绕，在液滴表面形成一层保护膜；5～10min后加入六偏磷酸钠和颜料，六偏磷酸钠通过氢键和化学吸附在液滴表面，起静电斥力稳定作用；颜料则在搅拌作用下黏附在液滴的空隙。搅拌10～15min后，加入钠水玻璃，其以Si-O键为主链，与液滴形成高度交联的更加稳定的Si-O-Si键，5～10min后再缓慢加入羟丙基甲基纤维素，使得羟丙基甲基纤维素与溶液能够完全融合，在液滴体系的表面再次形成保护膜，把水分子锁在网状胶体内部，同时羟丙基甲基纤维素还具有防酶、增加粘度的作用；搅拌5～10min后把高炉水渣超细粉、煅烧高岭土、钛白粉、滑石粉、云母粉等搅拌混合均匀的粉体加入到溶液中，高炉水渣是由硅氧四面体组成的聚合度不同的网状结构，钙、镁、铝等离子分布在网状结构的空穴中，网状结构相互穿插在一起，形成稳固的空间结构，其玻璃体结构具有普弹性形变，体系黏度很大；这五种粉体在整个体系中发生悬浮聚合反应，在每一个小液滴中，一生成聚合物就发生沉淀，存在液相单体和固相聚合物两相结构，属于非均相悬浮聚合，单体聚合物为外观不规则、表面粗糙、内部具有微小空隙的微粒。搅拌30～50min后加入碳酸钠，其在施工过程中起到强减水作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明为单组分液态涂料，充分利用了钢铁行业废弃物高炉水渣，结合市场常见矿物材料如白云石、滑石粉等以及少量添加剂改性，因此涂料本身无刺激性气味，无VOC放散，确保在施工过程中无粉尘污染和空气污染，不会对施工人员的健康造成粉尘伤害；同时，防止了粉末涂料的细微粉尘扩散在施工现场的空气中而存在的爆炸隐患，保证了施工现场人员的人身安全。

(2)高炉水渣是高炉矿渣在出炉时经水淬冷却得到的，含有80～90％的玻璃相，具有很高的反应活性。高炉水渣超细粉的比表面积大于等于430m²/kg，对环境中的水分、微小颗粒有着良好的吸附性，可以根据空气中的湿度把水分子保存在超细粉高炉水渣的孔隙中或者从孔隙中再释放到空气中，保持墙身干爽的同时，保证环境内的空气湿度均衡，实现微气候调节效果，达到本发明的生态调节作用；并且把空气中的异味吸附在孔隙中，实现净味的效果；而微小灰尘颗粒被吸附在墙体表面，因为本发明所述涂料良好的耐水性，所以有污渍时可以用湿毛巾擦拭。

(3)本发明涂料永久与矿物质墙面(含石灰质封面)，发生化学结合并可渗入墙面0.5～1mm，形成防水、防碱、防酸的硅化石表层，耐酸、耐碱、耐洗刷性好；同时由于与矿物质墙面的胀缩系数相同，所以能避免因受热而产生的龟裂。

(4)本发明中使用颜料及颜料助剂都是无机矿物，因此色调不会退色。

本发明有着环保、阻燃、防霉抗菌、自净化、耐高温、耐酸、耐碱、耐水、无粉化、不起泡、无脱落、防龟裂、施工简便等优点，产品符合目前商务、居家人群的需求。在本发明中，本发明产品可应用于外墙、内墙涂刷，可直接涂刷或批刮于水泥墙面，也可根据客户要求打腻子后再涂刷。因此，本发明有着很大的现实意义和市场竞争力。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

下述实施例中，所用的钠水玻璃模数为3.0～3.4，波美度为35～50；高炉水渣细度为45μm，比表面积大于等于430m²/kg，化学组分按重量百分比计为：CaO38.42％、MgO10.51％、SiO₂31.99％、Al₂O₃13.77％、S0.89％、FeO0.52％、MnO0.60％、TiO₂1.41％，余量为杂质；钛白粉为金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉中的一种或两种按任意比例的混合物，粒度为800目以上；滑石粉细度大于等于800目，白度大于等于90％；云母粉为湿法绢云母粉，粒度大于等于800目，白度大于等于75％；煅烧高岭土的粒度大于等于1200目，白度大于等于91％。

实施例1

一种绿色环保型净味水性无机涂料，其各原料重量为：钠水玻璃28.6kg，高炉水渣18.2kg，金红石型钛白粉3.6kg，云母粉3.6kg，滑石粉3.6kg，煅烧高岭土12.9kg，羟乙基纤维素0.1kg，羟丙基甲基纤维素0.2kg，六偏磷酸钠0.4kg，碳酸钠0.4k，群青0.01kg，水28.39kg，总重量约为100kg。

(1)按上述配比，称取各原料；

(2)在常温下，将水加入搅拌缸中，将转速调至200r/min，搅拌状态下，加入羟乙基纤维素，搅拌5min得到溶液A；

(3)将所得溶液A中，在搅拌状态下继续加入六偏磷酸钠和群青，搅拌10min得到溶液B；

(4)将所得溶液B中，在搅拌状态下加入钠水玻璃，搅拌5min得到溶液C；

(5)将所得溶液C中，在搅拌状态下缓缓加入羟丙基甲基纤维素，搅拌10min得到溶液D；

(6)将高炉水渣、煅烧高岭土、钛白粉、滑石粉、云母粉搅拌混合均匀，确定无结块后，在搅拌状态下缓缓加入到所得溶液D中，加料完成后将搅拌速度调至600r/min，搅拌50min得到溶液E；

(7)在所得溶液E中，搅拌状态下加入碳酸钠，搅拌20min即得到绿色环保型净味水性无机涂料。

使用时，可将上述绿色环保型净味水性无机涂料涂刷或批刮于墙体表面，若长时间存放后，使用时根据施工人员的需求可加入适量水并充分搅拌后即可涂刷或批刮。

实施例2

一种绿色环保型净味水性无机涂料，其各原料重量为：钠水玻璃28kg，高炉水渣21kg，金红石型钛白粉3.5kg，云母粉3.5kg，滑石粉2.8kg，煅烧高岭土9.8kg，羟乙基纤维素0.07kg，羟丙基甲基纤维素0.14kg，六偏磷酸钠0.28kg，碳酸钠0.35k，群青0.01kg，水30.55kg，总重量为100kg。

(1)按上述配比，称取各原料；

(2)在常温下，将水加入搅拌缸中，将转速调至100r/min，搅拌状态下，加入羟乙基纤维素，搅拌10min得到溶液A；

(3)将所得溶液A中，将转速调至200r/min，在搅拌状态下继续加入六偏磷酸钠和群青，搅拌15min得到溶液B；

(4)将所得溶液B中，在搅拌状态下加入钠水玻璃，搅拌10min得到溶液C；

(5)将所得溶液C中，在搅拌状态下缓缓加入羟丙基甲基纤维素，搅拌15min得到溶液D；

(6)将高炉水渣、煅烧高岭土、钛白粉、滑石粉、云母粉搅拌混合均匀，确定无结块后，在搅拌状态下缓缓加入到所得溶液D中，加料完成后将搅拌速度调至700r/min，搅拌30min得到溶液E；

(7)在所得溶液E中，搅拌状态下加入碳酸钠，搅拌10min即得到绿色环保型净味水性无机涂料。

实施例3

一种绿色环保型净味水性无机涂料，其各原料重量为：钠水玻璃28kg，高炉水渣17.85kg，金红石型钛白粉10kg，云母粉3.5kg，滑石粉3.5kg，煅烧高岭土12.6kg，羟乙基纤维素0.14kg，羟丙基甲基纤维素0.21kg，六偏磷酸钠0.35kg，碳酸钠0.35k，群青0.01kg，水23.5kg，总重量为100kg。

(1)按上述配比，称取各原料；

(3)将所得溶液A中，将转速调至200r/min，在搅拌状态下继续加入六偏磷酸钠和群青，搅拌10min得到溶液B；

(5)将所得溶液C中，在搅拌状态下缓缓加入羟丙基甲基纤维素，搅拌5min得到溶液D；

参照《外墙无机建筑涂料》(JG/T26-2002)和《GB/T9756—2009合成树脂内墙涂料》的技术指标要求和测试方法，分别对实施例1、2和3中所制得的水性无机涂料进行施工性、表干时间、耐洗刷性、耐水性、耐碱性、耐酸性等各项性能测试。其测试结果如表1所示。

表1

由于内墙无机建筑涂料的标准在国内还是空白，因此在此参照了《GB/T9756—2009合成树脂内墙涂料》的国家标准。从表1中可知，本发明施工性符合参照国标要求；本发明的表干时间为1h左右，远远小于参照国标要求，有利于缩短整个施工时间；耐洗刷次数和耐水时间也远远大于两种参照国标；本发明本身为碱性物质，因此其耐碱性远远大于参照国标；本产品涂刷后与墙体发生化学反应而在墙体外表形成硅化石表层，起到了防酸作用，因此耐酸性良好。

由于实施例3中的金红石型钛白粉的投入量比较大，成本高，所以优先考虑实施例1和实施例2，在实际应用过程中优先考虑说明书中的优选步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种绿色环保型净味水性无机涂料，其特征在于其各原料组分及其重量百分比为：钠水玻璃20～40%，高炉水渣10～40%，钛白粉1～10%，云母粉1～10%，滑石粉1～10%，煅烧高岭土5～20%，粉体增稠剂0.01～1%，粉体增塑剂0.01～1%，六偏磷酸钠0.1～1%，碳酸钠0.1～1%，颜料0.01～0.1%，水10～50%；所述云母粉为湿法绢云母粉，粒度大于等于800目，白度大于等于75%。

2.根据权利要求1所述的一种绿色环保型净味水性无机涂料，其特征在于所述钠水玻璃模数为3.0～3.4，波美度为35~50。

3.根据权利要求1所述的一种绿色环保型净味水性无机涂料，其特征在于所述高炉水渣细度不大于45μm，比表面积大于等于430m²/kg，主要化学组分按重量百分比计为：CaO38.42%、MgO10.51%、SiO₂31.99%、Al₂O₃13.77%、S0.89%、FeO0.52%、MnO0.60%、TiO₂1.41%。

4.根据权利要求1所述的一种绿色环保型净味水性无机涂料，其特征在于所述钛白粉为金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉中的一种或两种按任意比例的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种绿色环保型净味水性无机涂料，其特征在于所述滑石粉细度为大于等于800目，白度大于等于90%。

6.根据权利要求1所述的一种绿色环保型净味水性无机涂料，其特征在于所述煅烧高岭土的粒度大于等于1200目，白度大于等于91%。

7.根据权利要求1所述的一种绿色环保型净味水性无机涂料，其特征在于所述粉体增稠剂为羟乙基纤维素，粉体增塑剂为羟丙基甲基纤维素。

8.根据权利要求1所述的一种绿色环保型净味水性无机涂料，其特征在于所述颜料为粉末无机颜料，选自群青、铁蓝、铁红或硫酸铜。

9.根据权利要求1-8之一所述的绿色环保型净味水性无机涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）按上述配比，称取各原料组分，各重量百分比为：钠水玻璃20～40%，高炉水渣10～40%，钛白粉1～10%，云母粉1～10%，滑石粉1～10%，煅烧高岭土5～20%，粉体增稠剂0.01～1%，粉体增塑剂0.01～1%，六偏磷酸钠0.1～1%，碳酸钠0.1～1%，颜料0.01～0.1%，水10～50%；

（2）将粉体增稠剂加入水中，搅拌均匀得到溶液A；

（3）将所得溶液A中，在搅拌状态下加入六偏磷酸钠和颜料，搅拌均匀得到溶液B；

（4）将所得溶液B中，在搅拌状态下加入钠水玻璃，搅拌均匀得到溶液C；

（5）将所得溶液C中，在搅拌状态下加入粉体增塑剂，搅拌均匀得到溶液D；

（6）将高炉水渣、煅烧高岭土、钛白粉、滑石粉、云母粉搅拌混合均匀，确定无结块后，在搅拌状态下加入到所得溶液D中，搅拌均匀得到溶液E；

（7）在所得溶液E中，搅拌状态下加入碳酸钠，搅拌均匀即得到绿色环保型净味水性无机涂料。